10kV 供电系统中变压器的继电保护
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作者: 黄志恒
摘 要：变压器是工厂电力系统中十分重要的供电设备，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。现针对在实际运行中变压器的常见故障进行深入分析，根据10kV 低压系统自身的特点，并提出在继电器保护区域内发生短路故障时，能快速、准确切除故障点的有效措施，使其在电力系统的安全可靠稳定经济运行中发挥越来越大的作用。
关键词：10kV；变压器；继电保护
1 10kV 电力变压器的常见故障
1.1 电力变压器的常见故障可分为变压器油箱内部故障和油箱外部故障两大类内部故障，指油箱内部各种故障，包括相间短路，绕组匝间短路和单相接地故障等，外部故障指引出线绝缘套管间的相间短路和单相接地故障等，具体分为以下四种：（1）芯体发生故障：各部分绝缘老化；绕组层间、匝间发生短路；铜线质量不好形成局部过热；线圈绝缘受潮；系统短路使绕组造成的机械损伤；冲击电流造成的机械损伤等；（2）变压器油故障：绝缘油因高温运行而氧化，吸收空气中的水份造成电气绝缘性能下降；油泥沉积阻塞油道使散热性能变坏；油绝缘降低造成闪络放电等；（3）磁路故障：芯体绝缘老化；穿芯螺丝或轭夹件碰接铁芯；压铁松动引起电磁铁振动和噪声；铁芯接地不良形成间歇性静电放电；铁芯安装不良造成空洞声；芯片叠装不良造成铁损增加等；（4）其他方面故障：分接头接触不良而局部过热；分接头之间因油泥造成相间短路或表面闪络；油箱漏油；油温指示失灵；防爆管故障使油受潮等。
1.2 变压器的不正常运行状态
（1）由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；（2）由于负荷超过额定容量引起的过负荷；（3）由于漏油等原因引起的油面降低；（4）由于变压器额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压的作用下，还会发生变压器的过励磁故障。
2 10kV 配电线路对继电保护装置的要求
继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，这四“性”紧密联系，既矛盾又统一。10kV 配电线路对继电保护装置主要有以下几个方面的要求：（1）可靠性是指保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误，同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的呵靠性。可靠性是对继电保护装置性能的最根本要求；（2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障；（3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现；（4）速动性是指保护装置应尽快地切除短路故障，其次是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合和备用电源或备用设备自动投入的效果等。
3 对电力系统变压器保护措施
3.1 瓦斯保护
变压器的瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护。变压器局部发生击穿或短路故障时，常常是破坏绝缘或变压器油产生气体。监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成分，可以间接地推测故障发生原因、部位和严重程度，在变压器出现突然性严重故障时自动报警或切断电源。瓦斯保护分为两种：一是轻瓦斯保护动作于信号，另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸。轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：（1）因进行滤油、加油和启动强油循环装置而使空气进入变压器；（2）因温度下降或漏油致使油面缓慢低落；（3）因变压器轻微故障而产生少量气体；（4）因直流回路绝缘破坏或接点劣坏引起误动作。
引起重瓦斯保护动作跳闸的原因，可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离的太快，可能导致瓦斯保护动作于跳闸。发生瓦斯信号后，首先应检查瓦斯继电器动作的原因，如不是上述原因造成的，则应立即收集瓦斯继电器的气体，并根据气体的多少、颜色、是否可燃等判断其故障性质。重瓦斯保护动作时，若判明是内部故障，应向上级汇报并取油样化验，进行色谱分析检查油的闪点。若油的闪点比过去降低5 度以上，则说明变压器内部有故障，必须停下处理，严禁冒然送电。
3.2 速断保护
在满足供电系统稳定性，用户供电可靠性条件下，总希望在故障发生瞬间，保护能迅速动作，电流速断保护就是反应于增大而瞬间动作的一种保护。它的主要优点是简单可靠，动作迅速。当变压器的速断保动作于跳闸时，如有备用变压器，应首先将备用变压器投入，然后对速断保护范围内各部分进行检查：检查变压器套管是否完整，连接变压器的母线上是否有闪络的痕迹。另一方面检查电缆头是否有损伤，电缆是否有移动的现象。若检查结果没有上述现象，则应查明变压器内部是否有故障。当变压器内部有损伤时，则不允许将变压器合闸送电。
3.3 反时限过电流保护
继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，反时限过电流保护就将起作用。反时限过电流保护是由GL-15（25）感应型继电器构成的，这种保护方式在一般工矿企业中应用广泛。感应型继电器兼有电磁式电流继电器、电磁式时间继电器作为时限元件）、电磁式信号继电器和电磁式中间继电器的功能，可用以实现反时限过电流保护。
3.4 定时限过电流保护
继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。定时限过电流保护是由电磁式时间继电器作为时限元件）、电磁式中间继电器（作为出口元件）、（电磁式电流继电器舴为起动元件）、电磁式信号继电器构成的。它一般采用直流操作，须设置直流屏。这种保护方式-般应用在10kV-35kV 系统中比较重要的变配电所。
3.5 零序电流保护
10kV 系统采用中性点不接地的运行方式。系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下，每相都有一个超前90 的电容电流流人地中。这三个电容电流数值相等、相位相差120，其和为零，中性点电位为零。假设A 相发生了一相金属性接地时，则A 相对地电压为零，其他两相对地电压升高为线电压，三个线电压不变。这时对负荷的供电没有影响。按规程规定还可继续运行2h，而不必切断电路，这也是采用中性点不接地的主要优。但其他两相电压升高，线路的绝缘受到考验，有发展为两点或多点接地的可能。应及时发出信号，通知值班员进行处理。当网络比较复杂、出线较多、可靠性要求高，采用绝缘监察装置不能满足运行要求时，可采用零序电流保护装置。它是利用接地故障线路零序电流较非接地故障线路零序电流大的特点构成的一种保护装置。
参考文献
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［2］陈填.关于提高10kV供电系统继电保护可靠性［J］.科技资讯.
［3］曹琼.浅谈10kV 供电系统的继电保护［J］.实用科技.
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